Introdução ao uso de EVA na laminação de vidro

Sep 05, 2023

Data: 15 de dezembro de 2022

Os encapsulantes à base de EVA são amplamente utilizados na indústria fotovoltaica, mas também para aplicações específicas de vidro arquitetônico, pode ser interessante considerar intercamadas de EVA. Esses materiais não competem diretamente com as camadas intermediárias de PVB amplamente utilizadas para vidro de segurança, mas encontram aplicação em projetos de nicho específicos onde a natureza específica dos polímeros EVA (formulados) pode ter um benefício. A seguir, será discutido o contexto químico das intercamadas de polímero EVA. Como existem diferenças importantes entre a química do EVA e do PVB, é importante aprofundar os aspectos químicos para obter um melhor entendimento sobre a aplicação e processamento deste polímero. Posteriormente, as propriedades típicas do material serão comparadas com as propriedades do PVB. A partir destas informações ficará claro em quais aplicações típicas de nicho o uso do EVA pode ter uma vantagem. Finalmente, o processamento do EVA será discutido e algumas técnicas típicas de avaliação da qualidade que não são comumente utilizadas na análise do PVB serão brevemente discutidas.

EVA significa copolímero de etileno vinil acetato. A Figura 1 mostra a estrutura deste polímero.

O polímero faz parte da ampla família de poliolefinas, onde os blocos de construção de etileno (x) são alternados com blocos de acetato de vinil (y). A quantidade de partes de acetato de vinila, ou teor de VA, determina as propriedades do polímero e está normalmente na faixa de 4% a 40%. Quanto menor o teor de VA, mais o EVA se assemelha às propriedades de um polietileno que é um polímero tipicamente cristalino. Quanto maior o teor de VA, mais amorfo se torna o polímero. Isto tem um efeito significativo em propriedades como a transparência (quanto maior o teor de VA, mais transparente é o polímero) e o ponto de fusão (quanto maior o teor de VA, menor o ponto de fusão). EVAs com alto teor de VA também são mais macios e menos quebradiços. Para aplicações de intercamadas e encapsulantes solares, EVAs de alto teor de VA são usados ​​com um valor típico entre 26 e 28%. No passado, também eram utilizados polímeros com teor de VA de 32 a 33%, mas hoje em dia são menos comuns. EVAs com maior teor de VA geralmente encontram aplicação em sistemas de cola.

Os polímeros EVA são polímeros termoplásticos e possuem um ponto de fusão distinto entre 70 e 75°C no caso de um teor de VA entre 26 – 28%. Acima do ponto de fusão, um polímero termoplástico está num estado fundido com um fluxo de fusão distinto, dependendo das propriedades do polímero, tais como comprimento da cadeia e ramificação da cadeia do polímero. No caso dos tipos de EVA usados, por exemplo, em aplicações de vidro para construção, o fluxo de fusão é bastante alto e cerca de 25 g/10 min, conforme medido em um medidor de índice de fluxo de fusão, que é um teste específico para medir as propriedades de fluxo de polímeros fundidos.

A baixa temperatura de fusão e o alto fluxo de fusão deste material têm um efeito definitivo durante a laminação. Especialmente em aplicações onde é necessária uma característica de polímero mais “líquida”, o EVA pode oferecer uma solução. Em aplicações onde, por exemplo, é necessário preencher grandes vazios, pode ser interessante considerar o EVA. Isto também explica porque o principal campo de aplicação das folhas de laminação EVA é na laminação de módulos fotovoltaicos cristalinos, onde um polímero fundido precisa preencher as lacunas entre as células. A aplicação do EVA em comparação com o PVB será discutida posteriormente neste documento.

Tal como descrito, um baixo ponto de fusão tem certas implicações durante a laminação, mas também influencia a vida útil do laminado de vidro. Uma temperatura de 75°C pode ser facilmente alcançada em certos ambientes, onde mesmo uma temperatura de serviço tão alta quanto 100°C não é exceção. Isto pode resultar na fusão do polímero EVA e quando o laminado não está devidamente protegido por uma moldura pode levar à delaminação dos painéis de vidro.

Portanto, para aplicações externas, deseja-se a formulação de EVA com sistema de reticulação. Esse sistema de reticulação é usado para ligar cadeias poliméricas umas às outras. A fusão real destas cadeias poliméricas ligadas não é mais possível e a camada intermediária permanece sólida em altas temperaturas de operação. Como será discutido mais adiante neste documento, a reticulação ocorre no final do ciclo de laminação, após a fusão e o escoamento do EVA. A Figura 2 mostra uma representação esquemática do mecanismo de reticulação.